대한민국 환경부의 통계에 따르면, 2020년 기준 대한민국 국민의 1인당 하루 '수돗물(Tap water)' 사용량은 295L로, 주요 선진국과 비교하면 많은편이라고 한다. 그러면 대한민국의 수돗물은 안전한 물일까? 다행히도 대한민국의 수돗물은 아주 안전하고 깨끗한 물이라고 한다. 그러면 이렇게 깨끗하고 안전한 수돗물은 과연 어떻게 만들어지고 있을까?
0. 목차
- '곰팡이 냄새'나 '석회 냄새'의 원인
- 정수 처리 과정
1. '곰팡이 냄새'나 '석회 냄새'의 원인
- '곰팡이 냄새'의 원인: 수돗물에서 맡을 수 있는 '곰팡이 냄새'의 원인은 식물 플랑크톤이 만드는 '지오스민(Geosmin)' 등의 유기물이다. 지오스민은 1L의 물에 10ng정도만 있어도 곰팡이 냄새가 느껴질 정도로 냄새가 강한 물질이다.
- '석회 냄새'의 원인: '석회 냄새'는 '수영장 냄새'라고 말하면 알기 쉬울 것이다. 물을 소독하기 위해 사용되는 '염소(Cl)'가 물속에 함유된 유기물과 화학반응을 일으켜 '트리클로라민(Trichloramine)' 등의 염소 화합물을 만든다. 이것이 '석회(차아염소산칼슘)'와 비슷한 냄새를 만들어낸다.
2. 정수 처리 과정
2-1. 탁한 물질을 제거
하천에서 정수장으로 들어온 물은 처음에 '응집 침전법(Coagulation and Settlement Process)'을 통해 탁한 물질을 제거한다. 물이 탁한 원인은 물속에 함유되어 있는 모래나 진흙 등의 입자이다. 이들 입자는 음전기를 띠고 있기 때문에, 물속에서 서로 반발해 큰 덩어리가 잘되지 않는다. 작은 입자인 채로 물에 떠다니며 가라앉지 않는 것이다. 그래서 '응집제(cohesive agents)'라는 약품이 주입된다.
'응집제'는 '철(Fe)'이나 '알루미늄(Al)' 등의 화합물로 물속에서 양전기를 띤다. 따라서 음전기를 띠고 있는 모래나 진흙 입자에 들러붙어서 전기적으로 중화할 수 있다. 전기를 띠지 않게 된 모래와 진흙 입자는 서로 잘 들러붙게 되어서 서서히 '플록(floc)'이라고 불리는 큰 덩어리가 된다. 그리고 어느 정도 크기가 되면, 스스로의 무게로 바닥에 가라앉는다. 이렇게 해서 물의 탁한 물질이 제거된다. 침전물은 탈수 등의 처리를 거친 다음에 원예용 흙 등으로 재이용된다.
2-2. 고도 정수 처리
'곰팡이 냄새'나 '석회 냄새'의 근원이 되는 유기물은 대부분 물속에 녹아 있기 때문에, 일반적인 정수 처리로는 제거할 수가 없다. 그래서 곰팡이 냄새'와 '석회 냄새'의 근원이 되는 유기물을 제거하기 위해 '고도 정수 처리(advanced water treatment)'를 실시한다. 현재 대한민국에서 만들어지고 있는 수돗물은 '고도 정수 처리' 과정을 거친 것이다. '고도 정수 처리'란 '오존(O3)'에 의한 유기물의 분해'와 '생물 활성탄에 의한 여과'를 조합한 처리 방법이다.
오존은 3개의 산소 원자로 이루어진 안정된 분자이다. 다른 물질가 반응하기 매우 쉬워서 물에 주입되면, 물에 함유되어 있는 유기물을 분해해 더 작은 유기물 분자로 만들 수 있다. 주입되는 오존은 정수장에 갖추어져 있는 '오존 발생기'로 만들 수 있다.
물에 함유되어 있는 유기물을 작게 분해한 다음에는 2.5m나 되는 두께의 '생물 활성탄'층에서 물이 여과된다. 생물 활성탄은 지름 1.2mm 정도 되는 타는 알갱이이며, 표면에는 매우 작은 구멍이 무수히 나 있다. 이 작은 구멍에 곰팡이 냄새의 원인이 되는 '지오스민(geosmin)' 등의 물질을 흡착시켜 제거할 수 있다.
2-3. 급속 여과
위의 그림에는 안 나와 있지만, '고도 정수 처리'를 마친 물은 '급속 여과지'로 향한다. 생물 활성탄으로 여과한 다음에는 '활성탄 알갱이'나 '미생물이 하류로 흐르지 않도록 가는 모래'를 사용해 여과한다. 이 여과는 '고도 정수 처리 과정'을 도입하지 않은 정수장에서 하는 것과 동일하다.
'급속 여과지'에서는 '3층으로 이루어지는 급속 여과'가 이루어진다. '안트라사이트(입자 지름 약 1.2mm)', '여과 모래(입자 지름 약 0.6mm)', '자갈'이 위에서부터 3층이 형성되어 있다. (물론 층의 두께나 입자의 지름은 시설에 따라 다르다). 먼저 '안트라사이트' 층에서 큰 물체를 제거한 후, 입자 지름이 작은 '여과 모래층'에서 다시 작은 물질을 제거한다. 여과에는 큰 물체를 걸러서 취하는 역할과 더불어, 모래나 자갈의 입자보다 작은 물질을 흡착해 제거하는 기능도 있다. 생물 활성탄 흡착지에서 흘러온 미생물이나 활성탄 알갱이도 여기서 제거된다.
'안트라사이트(Anthracite)'는 무연탄을 사용하여 적당한 크기의 미립자 지름으로 걸러낸 '여과재(濾過材)'의 일종이다. 입자 또는 가루 형태의 여과재로서 상하수도의 대규모 물 처리용으로 사용된다. 안트라사이트의 주된 성분인 탄소는, 다른 물질에 비해 물과 화학약품의 부식에 대한 저항성이 크고 오염이 적기 때문에 여과재로 사용하기에 적당하다. 여과 지속 시간이 길어 유지관리비가 절약되고, 모래에 비해 비중이 작아 역세척 시 현탁물질 분리가 용이한 장점이 있다.
2-4. 소독·살균
그리고 마지막으로 염소로 살균을 한다. '고도 정수 처리'를 한 물에는 염소와 반응하는 유기물이 거의 포함되어 있지 않다. 그래서 염소의 양이 적어도 충분한 소독 효과를 얻을 수 있다. '수원(source of water)'의 물이 처음부터 깨끗하면, 고도 정수 처리를 하지 않고 침전과 여과, 염소 소독만 해서 수돗물로 보내기도 한다.